Рождение материи из квантового вакуума
Физики получили экспериментальное подтверждение: рождение материи из столкновений на ускорителе RHIC. Частицы сохраняют свойства виртуальных частиц. Эти частицы существуют лишь мгновения в квантовом вакууме. Открытие проливает свет на происхождение видимой материи. Вакуум, ранее считавшийся пустотой, дает нам строительные блоки.
Исследование опубликовано в журнале Nature. Эксперименты провела коллаборация STAR. Она работает на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC). Ученые обнаружили корреляцию спинов частиц. Это встроенное квантовое свойство связано с магнетизмом. Корреляция наблюдалась у пар частиц после столкновений протонов. Анализ STAR напрямую связал это со спинами виртуальных пар кварк-антикварк. Эти пары возникают в квантовом вакууме. Столкновения на RHIC дают им энергию. Это превращает их в реальные частицы. Детекторы STAR их фиксируют.
«Работа дает уникальное окно в квантовый вакуум. Это может открыть новую эру в понимании формирования материи. А также того, как возникают ее фундаментальные свойства», — заявил Чжоудуньмин (Конг) Ту. Он физик STAR в Брукхейвенской национальной лаборатории. Ту был соруководителем исследования.
Физикам известно около 100 лет: вакуум не пуст. Он наполнен флуктуирующими полями энергии. Они создают пары частиц и античастиц. Эти «виртуальные» пары существуют кратчайшие мгновения. Они не успевают стать «реальными». Однако столкновения на RHIC дают им энергию. Это позволяет им стать реальными компонентами частиц.
Ученые искали частицы лямбда-гипероны. А также их античастицы — антилямбды. Они изучали, как выровнены их спины. Это происходило после столкновений на RHIC.
Лямбды идеальны для изучения спина. Направление спина можно определить по траектории протона. Протон или антипротон рождается при распаде. У лямбд есть «странный» кварк. У антилямбд — «странный» антикварк. Эти пары кварк-антикварк в вакууме всегда выровнены по спину. Большинство же частиц, рожденных в RHIC, спина не имеют.
Таким образом, квантовый вакуум является источником материи, а не пустотой.